TEMEL ELEKTRONİK LABORATUVARI

(1)

TEMEL ELEKTRONİK

LABORATUVARI

HAZIRLAYANLAR

Mehmet KARAKILÇIK

Selda KILIÇ ÇETİN

Mustafa AKYOL

Zeynep BAZ

ADANA-2010

FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ

DERS NOTU

(2)

Çukurova Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi

Fizik Bölümü Adana-2010

(3)

Temel Elektronik Laboratuarı Deney Notları, Analog ve Sayısal(Dijital) Elektronik ile ilgili bazı temel konularda teorik bilgiler vermekle birlikte, bu bilgiler ışığında temel elektronik kavramlarının devre analizi ve temel elektronik yasalarının doğruluğunun deneysel olarak nasıl ispatlanması gerektiği konusunda öğrencilere uygulama olanağı sağlamaktadır. Öğrencilerin kendi yapacakları bu deneyler, Temel Elektronik dersinde teorik olarak anlatılan diğer temel yasa ve devreler arasında da buna benzer ilişkiler kurarak hem elektroniği daha iyi anlamalarına yardımcı olacak hem de fizikte bir bilimsel araştırmanın nasıl yapılması gerektiği konusunda rehber olacaktır.

Bu notlarda bulunan deneyler, E & L Instruments LTD.(*) ve LJ Create(**) şirketleri tarafından üretilen laboratuar cihazları ile gelen deney açıklamalarının Türkçeleştirilmiş halidir. Bu deney notlarının Türkçeleştirmeleri, içerik ve anlatımı açısından yeniden düzenlenmesi Selda KILIÇ ÇETİN, Mustafa AKYOL ve Zeynep BAZ tarafından yapılmıştır. Çevirilerde hem yazılım hem de kavram eksikliği açısından hataların olması muhtemeldir. Bu notları kullanan herkesin, özellikle öğrencilerin format ve içerik yönünden yapacakları öneriler daha sonraki sürümlerin daha okunaklı ve hatasız olmasını sağlayacaktır. Çevirilerin tamamını ve Deney kılavuzunun yeni baskısını gözden geçirip düzeltmelerini yapan Yrd. Doç. Dr. Mehmet KARAKILÇIK‟a teşekkür ediyoruz. Ayrıca, bilgi ve deneyimini bizlerle sürekli paylaşan ve bu deney düzeneklerinin kurulmasında yardımcı olan Prof. Dr. Kerim KIYMAÇ‟a teşekkür ediyoruz. Adana-2010

* FRANK C. GETZ, Laboratuary Workbooks, LINEAR ELECTRONICS, E & L INSTRUMENTS LTD., Rackery Lane,Llay,Wrexham, Clwyd LL12 OPB

** D.N. Potter, Laboratory Workbooks, LJ Technical Systems , Issue Number: ME238/F, England

(4)

Laboratuar çalışmalarının verimli olabilmesi için deneylerin aşağıdaki kurallara uygun olarak yapılması gerekmektedir.

 Deney grupları dönem başında belirlenecek ve dönem sonuna kadar değiştirilmeyecektir.

 Derse 15 dk.‟dan dan fazla geç kalan örgenciler laboratuara alınmaz.

 Öğrencinin gelmediği deneyden alacağı not sıfırdır. Öğrencinin yalnızca bir deneyi telafi etme hakkı vardır.

 Ders süresince laboratuardan çıkmak yasaktır. Gerektiğinde görevliden izin isteyerek çıkabilirsiniz. Deneylerini erken bitiren gruplar ders sona ermeden önce çıkabilirler.

 Öğrencilerin devamsızlıkları, toplam deney saatlerinin %20„ sinden fazla olamaz. Mazeretsiz olarak %20‟ den fazla devamsızlık yapan öğrenciler devamsızlıktan kalırlar.

 Öğrencilerin dönem sonunda alacağı ders notuna, hangi oranda nelerin etki edeceği laboratuar görevlileri tarafından duyurulacaktır.

 Her öğrenci o gün yapacağı deneyi kavrayabilmek ve deneyi sağlıklı ve hızlı bir şekilde yapabilmek için hazırlıklı gelmek zorundadır. Her öğrenci deney föyünü derse gelirken getirmek zorundadır. Föyünüzde her deneyde bulunan “Ön Çalışmalar” kısmını okuyup gerekli yerleri doldurmanız sizin için yeterli olacaktır. Doldurduğunuz ön çalışmalar kısmı, her deneyin başında laboratuar görevlileri tarafından kontrol edilecek ve alacağınız rapor notuna belirli oranda etki edecektir.

 Her öğrenci deneyi bitirdikten sonra deney föyünde bulunan rapor kısmını ders saati içinde dolduracak ve yırtılabilir kısımlarından dikkatlice kopararak ders saati sonunda laboratuar görevlilerine teslim edecektir. Bu nedenle her öğrencinin deneye gelirken o deneyle ilgili getirmesi gereken hesaplama ve ölçüm araçlarını getirmesi gerekmektedir.

 Deneyde kullanılacak olan ekipmanlar (el aletleri, kablolar, deney kitleri, ölçü cihazlarının tamamı) görevliden sayılarak teslim alınacaktır. Deney sonunda aynı malzemeler eksiksiz olarak geri verilecektir. Gruplar, kaybettikleri veya zarar verdikleri malzemenin yerine yenisini koymak zorundadır. Deney süresince başka

(5)

 Diğer grupları rahatsız etmemek ve daha verimli bir çalımsa ortamı sağlamak için laboratuarda “ALÇAK SESLE” konuşmak zorunludur.

 Deney sırasında gruplar arasında bilgi veya malzeme alış verisi kesinlikle yapılmayacaktır.

 Cep telefonu, radyo, walkman vs. gibi deney ölçümlerini bozabilecek veya başkalarını rahatsız edebilecek elektronik aletleri laboratuar içinde kapalı tutunuz.

 Deney sırasında genel ahlak ve temizlik kurallarına uyulmaya özen gösterilmelidir. Deney sonunda deney masası toparlanmalı, ilgili elektrik bağlantıları kesilerek, tabureler ve masa düzenli bir biçimde bırakılmalıdır.

Deneyler Yapılırken Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar

 Devreleri kurarken gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.

 Devreye gerilim verilmeden önce yapılan bağlantıların doğruluğu kontrol edilmeli.

 Bağlantılar deneyde istenen işlemi gerçekleştirmek üzere doğru olarak yapıldığı kontrol edilmeli.

 Tüm bağlantıların doğruluğundan emin olduktan sonra devreye besleme gerilimi verilmeli.

 Eğer devre beklendiği gibi çalışmıyorsa hemen besleme gerilimi kapatılarak devre yeniden kontrol edilmeli.

 Doğru çalıştığından şüphe edilen elemanların devre ile bağlantıları kesilmeli ve bu elemanlar ayrı olarak test edilmelidir.

 Devre üzerinde değişiklik yapılırken (eleman ekleme/çıkarma, bağlantı değiştirme) gerilim kaynağı mutlaka kapalı olmalıdır.

 Tüm sınamalara karsın hata bulunamıyorsa laboratuarda görevli asistanlardan yardım istenmelidir.

(6)

ÖNSÖZ ... I Laboratuar Kuralları ve Tanıtımı ... II

1.Deney: Temel Elektrik Devreleri ve Thevenin Teoremi ... 1

1.1. Karışık Devrelerde Direnç ... 5

1.2. Karışık Devrelerde Akım ... 6

1.3. Karışık Devrelerde Gerilim ... 8

1.4. Kısa Devre ... 9

1.5. Açık Devre ... 10

1.6. Thevenin Teoremi ... 11

2.Deney: Kapasitif ve İndüktif Reaktans ... 17

2.1. Kapasitif Reaktans ... 19

2.2. İndüktör Kullanımı ve Tanımı ... 19

2.3. İndüktif Reaktans ... 20

3.Deney: Alternatif Devreler ... 24

3.1. RC Devresinde Faz Kayması ... 29

3.2. RL Devresinde Faz Kayması ... 30

3.3. İmpedans ... 31

3.4.Transformatör ... 32

4.Deney: Diyot Doğrultucular ... 38

4.1. Diyot Doğrultucu ... 43

4.2. Yarım ve Tam Dalga Doğrultucularda Filtre Olarak Kondansatör ... 44

5.Deney: Analog-Dijital Geçitler ... 51

5.1. Analog Geçitlerin Uygulanması ... 61

5.2. Dijital Geçitlerin Uygulanması ... 62

6.Deney: Karşılaştırıcı ve Toplayıcılar ... 66

6.1. Karşılaştırıcı Devrenin Uygulanması ... 72

(7)

7.1. Multiplexer ... 81 7.2. Kod Çözücüler ... 82 7.2. Kodlayıcılar ... 83 8.Deney: Flip-Floplar ... 86 8.1. RS Flip-Flop ... 90 8.2. RS-Latch ... 91

9.Deney: D-Mandalı (Latch) ve Yedi Parçalı Gösterge ... 96

9.1. D-Mandalı (Latch) Karakteristiği ... 100

9.2. D-Mandalı (Latch) ... 101

9.3. Yedi Parçalı Gösterge ... 102

(8)

DENEY 1

TEMEL ELEKTRİK DEVRELERİ

VE

THÈVENİN TEOREMİ

Karışık Devrelerde Direnç

Karışık Devrelerde Akım

Karışık Devrelerde Gerilim

Kısa devre

Açık Devre

(9)

1.Ön Hazırlık

Elektronik laboratuarında bilinmesi gereken bazı temel elektrik kavramlar (akım-gerilim-direnç…) ve teoremler aşağıda açıklanmıştır. Bu kavramlar ve teoremler sonraki deneylerinizde de karşınıza çok sık çıkacağından dolayı çok iyi bilinmesi gerekmektedir.

1.1.Akım

Elektrik yüklerinin (örneğin; bir iletken maddedeki elektronlar) hareketi bir elektrik akımı oluşturur. Akım I ya da i ile gösterilir, birimi Amper’dir ve ampermetre ile ölçülür. Ampermetrenin iç direnci çok küçük olduğu için devreye seri bağlanır. Ampermetre

ya da sembolü ile gösterilir.

1.2.Gerilim

Enerji farkının göstergesine gerilim denir. Devredeki piller gerilimi sağlar. Yani bir iletkenin uçları arasından akım geçmesine sebep olacak etkidir. Gerilimi voltmetre ile ölçülür. Gerilim birimi volt’tur ve “V” ile gösterilir. Voltmetrenin iç direnci çok büyük olduğu için devreye paralel bağlanır. Voltmetre ya da sembolü ile gösterilir.

1.3.Direnç

Cisimlerin elektrik akımını geçirirken gösterdiği zorluğa direnç denir. Direnç “R” ile gösterilir. Birimi ohm olup Ω ile gösterilir. Devredeki her elemanın direnci vardır. Ampul de bir dirençtir.

Şekil 1.1 Basit Elektronik Devre

1.4.Ohm Kanunu

George Simon Ohm adındaki bir bilim insanı direnci bulduğundan dolayı direnç birimine soyadı verilmiştir. Gerilim, akım ve direnç üçlüsü arasındaki ilişkiyi belirtir.

(10)

Potansiyel farkı akım şiddeti grafiğinin eğimi sabittir ve bu sabit oran iletkenin direncini verir.

1.5.Seri Bağlı Dirençler

İki veya daha fazla direnç seri olarak bağlandıkları zaman her bir dirençten geçen akım eşit olup, dirençler üzerindeki potansiyel farkları ise direnç değeriyle doğru orantılıdır. Seri bağlı dirençlerden oluşan bir devrenin toplam direnci (Reş), toplam akımı (IT) ve toplam

gerilimi (VT) aşağıdaki tabloda özetlenebilir. Aşağıdaki tablo seri bağlı dirençleri

özetlemektedir.

Tablo 1.1 Seri Bağlı Dirençlerin Akım-Gerilim-Direnç İlişkisi

Eşdeğer direnç; Akım değeri; Gerilim değeri;

1.6.Paralel Bağlı Dirençler

İki veya daha fazla direnç birbirlerine paralel olarak bağlandıkları zaman her bir direnç üzerine düşen potansiyel fark birbirine eşit olup, her bir direnç üzerinden geçen akım ise direnç değeriyle ters orantılıdır. Paralel bağlı dirençlerden oluşan bir devrenin toplam direnci (Reş),

toplam akımı (IT) ve toplam gerilimi (VT) aşağıdaki tabloda özetlenebilir.

Soru: Ohm Kanununu tartışabileceğiniz basit bir devre çiziniz ve akım-gerilim-direnç

arasındaki ilişkiyi kısaca açıklayınız?

(11)

Tablo.1.2 Paralel Bağlı Dirençlerin Akım-Gerilim-Direnç İlişkisi

Eşdeğer direnç;

Akım değeri;

Gerilim değeri;

1.7.Kısa Devre

Akımın dirençsiz yolu tercih etmesine kısa devre denir. Şekilde K anahtarı kapatılırsa, akım dirençsiz yoldan gider. Dolayısıyla lambanın üzerinden giden akım artık lamba üzerinden gitmez ve lamba söner.

Şekil 1.2 Kısa Devre Düzeneği

1.8.Açık Devre

Bir elektrik devresinde anahtar açık ise, devreden akım akmaz. Bu tip devrelere açık devre denir.

Soru: Günlük hayatta sürekli duyduğunuz kısa devre ile bu laboratuvarda öğrendiğiniz

kısa devre arasında fark var mı? Cevabınıza uygun bir açıklama yapınız?

(12)

1.9.Thevenin Teoremi

Leon Thèvenin (1857 - 1926) bir Fransız fizikçisidir. 1883 yılında adı ile anılan bir teorem ortaya atmıştır. Buna göre; Doğrusal direnç ve kaynaklardan oluşan bir devre, herhangi iki noktasına göre bir gerilim kaynağı ve ona seri bağlı bir direnç haline dönüştürülebilir. Bu dönüşüm sonucu oluşan eşdeğer devreye Thèvenin eşdeğer devresi denir. Bu teoremin uygulanması için aşağıdaki adımların dikkatle yapılması gerekmektedir;

1- A-B uçları arasındaki açık devre gerilimi hesaplanır (Vth)

2- Devredeki tüm gerilim kaynakları kaldırılarak yerleri kısa devre yapılır.

3- A-B uçları arasından bakıldığı zaman görülen eşdeğer direnç hesaplanır ki buda Rth’dir.

4-

V

th

= I

kd

x R

th

(I

kd: kısa devre akımı)

2. Karışık Devrelerde Direnç

Amaç:

Seri ve paralel bağlı dirençlerin bulunduğu devrelerin eşdeğer direncinin ölçülmesi. Karışık devreleri basitleştirerek eşdeğer direnç ile ifade edip, yapılan ölçümlerle teorik hesaplamaların doğruluğunun gözlenmesi.

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler:  TODAYS ELECTRONIC Deney Platformu  TODAYS ELECTRONIC - BOARD 2  Multimetre

Deneyin Yapılışı:

1. Şekilde gösterildiği gibi Board üzerinde bulunan devreyi inceleyiniz.

(13)

2. Devrenin eşdeğer direnci teorik bilgide verilen formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.3 de belirtiniz.

3. Devrenin eşdeğer direncini Multimetre ile ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 4. Bu iki değer arasında fark var mı? Farklılık varsa % hata hesabını yaparak kısaca

açıklayınız.

3. Karışık Devrelerde Akım

Amaç:

Herhangi bir karışık devre için her bir koldaki akımın ve devrenin toplam akımının hesaplanması ve ölçümlerle karşılaştırılması.

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler:  TODAYS ELECTRONIC Deney Platformu  TODAYS ELECTRONIC - BOARD 2  Multimetre

 Bağlantı Kablosu

Şekil 1.4 Karışık Elektrik Devresi

2. Her dirençten geçen akımı, teorik olarak verilen formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonuçlarınızı Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.4 te belirtiniz.

3. Her dirençten geçen akımı Multimetre ile ölçünüz ve sonuçları aynı tabloda belirtiniz.

4. Bu değerler arasında fark var mı? Farklılık varsa neden olduğunu kısaca açıklayınız.

(14)

6. Her dirençten geçen akımı teorik olarak verilen formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonuçlarınızı Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.5 de belirtiniz.

9. Her dirençten geçen akımı teorik bilgide verilen formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonuçlarınızı Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.6 da belirtiniz.

Şekil.1.7 Karışık Elektrik Devresi

12. Her dirençten geçen akımı teorik bilgide verilen formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonuçlarınızı Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.7 de belirtiniz.

(15)

4. Karışık Devrelerde Gerilim

Amaç:

Karışık devrelerde her bir direnç üzerindeki gerilimin hesaplanması ve ölçümlerle karşılaştırılması.

2. Devrenin eşdeğer direnci teorik bilgide verilen formülleri kullanarak hesaplayınız ve sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.8 de belirtiniz.

3. Devredeki toplam akımı hesaplayınız ve sonucunuzu aynı tabloda belirtiniz. 4. Her direncin uçları arasındaki gerilimi hesaplayıp Tablo.1.9 da belirtiniz. 5. Her direncin uçları arasındaki gerilimi ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 6. Hesapladığınız ve ölçtüğünüz bu gerilimleri devrenin bağlanma şekline bakarak

(16)

5. Kısa Devre

Amaç:

Kısa devrenin oluşturulmasıyla devrenin eşdeğer direncindeki ve toplam akımındaki değişimlerin gözlenmesi ve her direnç üzerindeki gerilimin ölçülmesi.

Şekil 1.9 Seri Elektrik Devresi

2. Güç kaynağını açıp toplam akımı ölçünüz ve Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.10 da belirtiniz.

3. Her direncin uçları arasındaki gerilimi ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 4. Güç kaynağını kapatınız ve toplam direnci ölçüp Tablo.1.10 da belirtiniz. 5. İkinci direncin (R2) uçlarına bir tel bağlayınız ve toplam direnci ölçünüz.

Şekil 1.10 Kısa Devre

6. Güç kaynağını yeniden bağlayınız ve toplam akımı ölçünüz.

7. Her direncin uçları arasındaki gerilimi ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 8. Güç kaynağını kapatınız ve toplam direnci ölçüp aynı tabloda belirtiniz.

(17)

6. Açık Devre

Amaç:

Açık bir devrede devrenin toplam akımının, toplam direncin ve toplam gerilimin ölçülmesi, açık devre kavramının işlenmesi ve anlaşılması.

 Bağlantı Kablosu Deneyin Yapılışı:

Şekil 1.11 Seri Elektrik Devresi

2. Güç kaynağını açıp toplam akımı ölçünüz ve Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.9 da belirtiniz.

3. Toplam gerilimi ölçüp Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.9 da belirtiniz. 4. Her direncin uçları arasındaki gerilimi ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 5. Güç kaynağını kapatınız ve RT eşdeğer direncini ölçünüz.

6. Güç kaynağını yeniden bağlayınız ve R2’nin bir ayağını çıkartarak devreyi açınız

7. Toplam akımı (IT) ölçünüz.

8. Toplam gerilimi (VT) ölçünüz.

9. Her direncin uçları arasındaki gerilimi ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 10. Güç kaynağını kapatıp RT eşdeğer direncini ölçünüz.

11. Ölçümlerinizi aşağıdaki devre içinde yapıp değerleri Tablo.1.10 da belirtiniz.

(18)

7. Thèvenin Teoremi

Amaç:

Deneysel olarak Thèvenin teoreminin ispatlanması.

Şekil 1.13A-B Açık Uçlu Basit Elektrik Devresi (Thevenin Teoremi)

2. Devredeki A ve B noktaları arasındaki gerilimi teorik olarak hesaplayınız ve Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo.1.11 de belirtiniz.

3. Devredeki A ve B noktaları arasındaki gerilimi deneysel olarak ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz.

4. Bu devrenin direncini Thèvenin eşdeğer direncini teorik olarak hesaplayınız ve aynı tabloda belirtiniz.

5. A ve B noktaları arasındaki direnci ölçünüz ve aynı tabloda belirtiniz. 6. Şekilde gösterildiği gibi Board üzerinde bulunan devreyi inceleyiniz.

Şekil.1.14 Yük Dirençli Devre

7. Yukarıda ki devrede Thèvenin eşdeğer devresine bağlı olan yük direncinin gerilimini

(19)

(20)

8.Sonuç ve Rapor: TEMEL ELEKTRİK DEVRELERİ VE THÈVENİN TEOREMİ

Ad Soyad: ... No: ... Grup: ... Tarih: ...

Karışık Devrelerde Direnç

Eşdeğer Direnç (Teorik) Eşdeğer Direnç (Deneysel) Hata(%) Açıklama

Tablo.1.3

Soru.1.1: Şekil.1.3 deki devre için Reş’i aşağıdaki değerler için bulunuz? (R1=10kΩ, R2=22kΩ, R3=22kΩ, R4=44kΩ, R5=39kΩ)

Çözüm.1.1 ( Not: Şekil 1.2 deki devre üzerinde R1,R2,R3,R4 ve R5’i belirleyiniz.)

Karışık Devrelerde Akım

Direnç No Hesaplanan I Ölçülen I R1

R2

R3

R4

Tablo.1.4

Direnç No Hesaplanan I Ölçülen I R1 R2 R3 R4 R5 R6 Tablo.1.5 Hesaplamalar: Açıklama:

(21)

Direnç No Hesaplanan I Ölçülen I R1 R2 R3 R4 R5 R6 Tablo.1.6

Direnç No Hesaplanan I Ölçülen I R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Tablo.1.7

Soru.1.2: Paralel devrelerin bazı durumlarda akım bölücü olarak adlandırıldığını açıklayınız. Cevap.1.2:

Soru.1.3: İdeal bir ampermetrenin özellikleri nelerdir? Açıklayınız. Cevap.1.3:

Karışık Devrelerde Gerilim

Reş IT Tablo.1.6 Hesaplanan V Ölçülen V VR1 VR2 VR3 VR4 Tablo.1.7

Soru.1.4: İdeal bir voltmetrenin özellikleri nelerdir? Açıklayınız Cevap.1.4:

Hesaplamalar:

Açıklama:

Hesaplamalar:

(22)

9.Sonuç ve Rapor: TEMEL ELEKTRİK DEVRELERİ VE THÈVENİN TEOREMİ Ad Soyad: ... No: ... Grup: ... Tarih: ... Kısa Devre

Kısa Devre Öncesi Kısa Devre Sonrası

IT VR1 VR2 VR3 Reş IT VR1 VR2 VR3 Reş

Tablo.1.8

Soru.1.5: R2 direnci için; kısa devre öncesi ve sonrasında aldığınız verileri yukarıdaki tabloda

belirttiniz. Bulduğunuz bu sonuçları tek tek yorumlayınız. (Toplam akımı, Devrenin toplam direncini ve R1 ve R3 üzerindeki gerilimi)

Çözüm.1.5:

Açık Devre

Açık Devre Öncesi Açık Devre Sonrası

IT VT VR1 VR2 VR3 RT IT VT VR1 VR2 VR3 RT

Tablo.1.9

Açık Devre Öncesi Açık Devre Sonrası

IT VT VR1 VR2 VR3 RT IT VT VR1 VR2 VR3 RT

Tablo.1.10

Soru.1.6: R2 direnci açıldığında seri devredeki akım değerini önceki durum ile kıyaslayınız.

Çözüm.1.6:

Soru.1.7: R2 direnci açıldığında paralel devredeki direnç değerini yorumlayınız.

(23)

Thevenin Teoremi

Hesaplanan VAB (VTh) Ölçülen VAB (VTh) Hesaplanan RTh

(Teorik)

Ölçülen RTh

(Deneysel)

Hata Oranı (%) Hata Oranı (%)

Tablo.1.11

Ölçülen V VL

Tablo.1.12

Soru.1.8: RL’nin artırılması ile VL nasıl değişir? Açıklayınız.

Cevap.1.8:

Soru.1.9: RL’nin artırılması ile VR1 ve VR2 nasıl değişir? Açıklayınız.

Cevap.1.9:

Hesaplamalar:

(24)

DENEY 2

KAPASİTİF REAKTANS

İNDÜKTÖR UYGULAMASI VE

(25)

1. Ön Hazırlık

1.1. Kapasitif Reaktans

Bir AC devresine bir kondansatör bağlandığı zaman kondansatör akım akışına karşı bir engel oluşturmaz, ancak bir direnç gösterir. Kondansatörün, devrenin dolup boşalmasına karşı gösterdiği dirence “kapasitif reaktans” denir. Kapasitif reaktans Xc ile gösterilir, birimi

dirençle aynı olup Ohm’dur.

, (W=2 f) (2.1) Xc: Kapasitif reaktans (Ω) W: Açısal Frekans (Hz) f: Frekans (Hz) C: Kapasite (Farad)

Formülden de anlaşıldığı üzere, frekans değeri ve kapasitörün kapasitesi arttıkça kapasitörün alternatif akıma karşı gösterdiği direnç azalır. Bu nedenle kondansatörler alternatif akım devrelerinde akım sınırlayıcı olarak kullanılırlar.

1.2. İndüktör ve İndüktif Reaktans

Bobinler genelde bir silindir çekirdek üzerine sarılmış iletkenlerden oluşurlar. L ile gösterilir ve “indüktans” olarak adlandırılır. İndüktansın birimi Henry’dir ve H ile gösterilir.

Bobinin içinden geçen AC akıma karşı gösterdiği dirence “indüktif reaktans” denir. İndüktif reaktans XL ile gösterilir ve birimi Ohm’dur.

XL=W.L (2.2)

İndüktüf reaktansın büyüklüğü, kapasitif reaktansın tersine frekansla doğru orantılıdır. Aynı zamanda indüktif reaktans değeri indüktansın değeri arttıkça artar.

1

C

X

(26)

2. Kapasitif Reaktans

Amaç

Kapasitörün tanımı ve kapasitörlerden oluşan bir devrede kapasitif reaktansın deneysel olarak hesaplanması.

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler

 Multimetre

 Frekans ölçer ve Osiloskop  F 25 V Kondansatör Deneyin Yapılışı

1. Şekil 2.1’de gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

Şekil 2.1. Kapasitif reaktans devresi.

2. Sinyal jeneratörünü sinüsoidal dalga pozisyonuna getirip max. 1kHz’lik frekansa ayarlayınız.

3. Kondansatörün Xc reaktansını teorik bilgide verilen formülleri kullanarak

hesaplayınız. Sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo 2.1’e yazınız.

4. Kondansatörün uçları arasındaki AC gerilimini multimetre ile ölçerek gerilim değerini Tablo 2.1’e yazınız.

5. Devrenin AC akımını multimetre ile ölçerek akım değerini Tablo 2.1’e yazınız. 6. Ölçmüş olduğunuz akım ve gerilim değerlerini kullanarak kapasitif reaktansın

deneysel değerini hesaplayarak Tablo 2.1’e yazınız. (Xc=Vc/I)

7. Bu iki değer arasında fark var mı? Farklılık varsa % hata oranını hesaplayınız.

3. İndüktör Uygulaması Amaç

AC ve DC devrelerinde indüktörün davranışını deneysel olarak incelemek. 0.1μF

Fonksiyon Jeneratörü

(27)

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler  Osiloskop  20-30 mH Bobin  741 Op-Amp  2 adet 10K direnç Deneyin Yapılışı:

1. Şekil 2.2’de gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

Şekil 2.2. İndüktör devresi.

2. Bobinin XL reaktansını teorik bilgide verilen formülleri kullanarak hesaplayınız.

Sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo2.2’ ye yazınız.

3. Kaynağın AC gerilimini gerilimini multimetre ile ölçerek gerilim değerini Tablo2.2’ ye yazınız.

4. Devreden geçen akımı multimetre ile ölçerek akım değerini Tablo2.2’ ye yazınız. 5. Ölçmüş olduğunuz akım ve gerilim değerlerini kullanarak deneysel indüktif reaktans

değerini hesaplayarak Tablo2.2’ ye yazınız (XL=V/I).

6. Bu iki değer arasında fark var mı? Farklılık varsa % hata oranını hesaplayınız.

4. İndüktif Reaktans

Amaç: Bir devredeki indüktif reaktansın deneysel olarak hesaplanması. Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler

 Osiloskop

 20-30 mH indüktans  741 op-amp

 2 adet 10K direnç Deneyin Yapılışı:

1. Şekil 2.3’te gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz. 10kΩ

10kΩ

(28)

Şekil 2.3. İndüktif reaktans devresi.

2. Fonksiyon üretecinin frekansını 100 Hz ayarlayınız ve devreden geçen akımı ölçerek değerinizi Tablo 2.3’e yazınız.

3. Fonksiyon üretecinin frekansını 1000 Hz ayarlayınız ve devreden geçen akımı ölçerek değerinizi Tablo 2.3’e yazınız.

4. Şimdi de bobini direnci aynı olan bir dirençle değiştiriniz.

5. Fonksiyon üretecinin frekansını 100 Hz ayarlayınız ve devreden geçen akımı ölçünüz. değerinizi Tablo 2.3’e yazınız.

6. Fonksiyon üretecinin frekansını 1000 Hz ayarlayınız ve devreden geçen akımı ölçünüz. değerinizi Tablo 2.3’e yazınız.

Soru: Aşağıdaki boşlukları doldurunuz.

1. Bobinlerin AC direnci frekans arttıkça………, kondansatörlerin ki frekans

arttıkça…………. .

2. Bobin DC gerilimlere ………….. devre, kondansatör DC gerilimlere ………

devre gibi davranır.

Soru: 200 Volt 50 Hz’lik bir AC kaynağına 2µF’lık bir kondansatör bağlarsak devreden

ne kadar akım geçer?

Cevap: 10kΩ 33mH Fonksiyon Jeneratörü _10kΩ +12V -12V

(29)

(30)

5. Sonuç ve Rapor: KAPASİTİF REAKTANS, İNDÜKTÖR UYGULAMASI VE İNDÜKTİF REAKTANS

2. Kapasitif Reaktans

Xc (Teorik) Vc (V) Ic (mA) Xc (Deneysel) %Hata

Hesaplamalar:

Tablo 2.1 3. İndüktör Uygulaması

XL (Teorik) V (V) I (mA) XL(Deneysel) %Hata

Hesaplamalar:

Tablo 2.2

4. İndüktif Reaktans

Bobin takılıyken; Açıklama: I (mA)

(100 Hz)

I (mA) (1000 Hz)

Direnç takılıyken Açıklama: I (mA) (100 Hz) I (mA) (1000 Hz) Tablo 2.3 Ad Soyad: ... No: ... Grup: ... Tarih: ...

(31)

DENEY 3

ALTERNATİF AKIM (AC) DEVRELERİ

RC Devresinde Faz Kayması

RL Devresinde Faz Kayması

İmpedans ve Transformatör

(32)

1.1. Giriş

1.1.1. Faz Kayması

İki alternatif dalga arasındaki faz kayması, bu dalgalar arasındaki faz farklılığından kaynaklanır. Genellikle bu faz farkı, aynı anda gözlemlenir ve ölçülür, buna karşılık bu farklılık her zaman aynı yerde oluşmaz.

İki alternatif ve sinüsoidal dalga arasındaki faz kayması ölçü birimleri :

 Bir açı ise radyan veya derece ve hatta devir olarak,  Bir zaman ise saniye olarak,

 Bir uzaklık veya mesafe ise metre olarak ölçülür.

1.1.1.a. Bir elektrik devresi sadece bir direnç ile kurulu ise :

Direncin akım veya gerilim depolama özelliği yoktur. Direnç devreden geçen akıma sadece omik bir zorluk gösterir. Bu nedenle direnç üzerinde düşen gerilimle, kaynak gerilimi arasında herhangi bir faz, frekans ve gerilim farkı oluşmaz. Aynı zaman da gerilimle akım arasında da faz farkı meydana gelmez. Grafik incelendiğinde gerilim ve akım dalgalarının başlangıç noktaları aynıdır. Aynı zamanda pozitif ve negatif olmaktadırlar Ayrıca direnç üzerinde düşen gerilim ile dirençten geçen akımın aynı fazda olduğu da görülmektedir. Sonuç olarak direnç, alternatif akıma karşı değeri oranında omik bir zorluk gösterir. Gerilim veya akım depolama özelliği olmadığından, devrede herhangi bir faz farkı oluşturmaz.

(33)

1.1.1.b. Bir elektrik devresi sadece bir kondansatör ile kurulu ise ( yani ; kapasitif devre ise ) :

Aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi sadece bir kondansatör devresinde gerilim ve akım dalgalarının başlangıç noktaları aynı değildir ve maksimum değerleri aynı zamanda pozitif ve negatif olmamaktadırlar. Bu devrede bir faz kayması vardır. Akım ve gerilim aynı fazda değildir. Burada bir faz kayması oluşur, akım, gerilime göre bir çeyrek periyot öndedir. Aşağıdaki grafikte iki vektör bize akım ve gerilimi gösteriyor. Akım vektörü 90° lik dik bir açı oluşturuyor zira akım dalgasının başlangıç devrindeki değeri maksimumdur, buna karşılık gerilim vektörü yataydır ve başlangıç devrindeki değeri 0 dır. Bu iki vektör aralarında 90° lik dik bir açı oluşturuyorlar, işte bu açıya faz kayması açısı ya da faz farkı denir.

Şekil 3.2. Kapasitif devrede faz farkı (kayması)

1.1.1.c. Bir elektrik devresi sadece bir bobin ile kurulu ise ( yani ; indüktif devre ise ) : Bobin üzerinden geçen alternatif akıma karşı zorluk gösterme özelliğine sahiptir. Bobinin alternatif akıma karşı gösterdiği zorluğa indüktif reaktans denir. Bobinden geçen alternatif akım bobinde bir manyetik alan oluşturur. Bu alan kendini oluşturan akıma göre 180° zıt yönde bir emk indükler (Lenz kanunu). Bu nedenle bobin üzerinde düşen gerilimle devreden geçen akım arasında belili bir faz farkı meydana gelir. Bobin üzerinden geçen akım gerilimden 90° geri kalır. Başka bir deyişle indüktif devrede gerilim akımdan 90° ileridedir. Grafikte de görüldüğü gibi sadece bir bobin devresinde gerilim ve akım dalgalarının başlangıç noktaları aynı değildir ve maksimum değerleri aynı zamanda pozitif ve negatif olmamaktadırlar. Gerilim vektörü 90° lik dik bir açı oluşturuyor zira gerilim dalgasının

(34)

başlangıç devrindeki değeri maksimum dur, buna karşılık akım vektörü yataydır ve başlangıç devrindeki değeri 0 dır.

Şekil 3.3. İndüktif devrede faz farkı (kayması)

1.2. İmpedans

Alternatif akım (AC) devrelerinde ohm yasasının yazılımında direncin yerini alır. Bir tür direnç görevi görür. Alternatif akım (AC) devreleri için ohm yasası şu şekilde ifade edilir;

V=Z.I Z=Kompleks impedans (3.1)

İmpedanslar da dirençler gibi seri veya paralel olarak birleştirilebilir. Öyleyse seri olarak birleştirilen impedansların eşdeğer impedansı;

Zeş=Z1 + Z2 + Z3... (3.2)

olarak yazılabilir.

Benzer şekilde paralel impedansların eşdeğer impedansı;

... 1 1 1 2 1 Z Z Z_eş (3.3) şeklinde yazılabilir.

(35)

1.3. Transformatörler

Transformatörler alternatif gerilimin veya akımın değerini değiştirmek için kullanılır. Transformatör çoğu kez trafo diye kısaltılarak da ifade edilebilir. Transformatörler birbiri ile elektrik bağlantısı olmayan iki ayrı sargıdan oluşur. Bu sargılar arasındaki bağlantı manyetik alan yolu ile oluşmaktadır. Birinci sargıya (Primer Sargı) elektrik şebekesinden alınan alternatif gerilim uygulanır. Bu sargıdan alternatif akım geçmeye başladığında çevresinde değişken manyetik alan oluşturur. İkinci sargı (Sekonder Sargı) da değişken manyetik alanın etkisi ile alternatif gerilim indüklenir. Sargıda indüklenen alternatif gerilimin değeri transformatörün dönüştürme oranına bağlıdır.

Şekil 3.4. Aynı yumuşak demir çekirdeğe sarılmış iki bobinden oluşan ideal bir transformatör

Transformatörler, gerilimi alçaltma ve yükseltme şekline göre iki çeşittir:

i. Alçaltıcı Transformatörler: Primer sargısına uygulanan gerilimi sekonder sargısından daha alçak bir şekilde aldığımızda bu tip transformatörlere alçaltıcı tip transformatörler denir.

ii. Yükseltici Transformatörler: Primer sargısına uygulanan gerilimi sekonder sargısından daha yüksek bir şekilde aldığımızda bu tip transformatörlere yükseltici tip transformatörler denir.

Faraday kanununa göre birincil bobinin uçları arasındaki V1 voltajı,

(3.4)

olarak verilir. Burada m : her bir sarımdan geçen manyetik akıdır. Eğer demir çekirdekte bir

akı kaçağı yoksa birincil sarımdan geçen akı, ikincilin her sarımından geçen akıya eşit olur. Bu nedenle ikincil bobin uçları arasındaki voltaj,

(36)

(3.5)

ile verilir. (3.4) ve (3.5) eşitliklerinde ortak olduğundan

(3.6) bulunur. Eğer N2, N1 den çok büyük olduğunda V2 çıkış voltajı V1 giriş voltajından büyük

olur bu durum bir yükseltici transformatör olarak bilinir. N2, N1 den çok küçük olduğunda V2

çıkış voltajı V1 giriş voltajından küçük olur ve buna da alçaltıcı transformatör denir.

2. RC Devresinde Faz Kayması Amaç

Faz kaymasının tanımı ve RC devresindeki faz kaymasını hesabı ve deneysel olarak doğrulanması.

Deneyde Kullanılan Materyaller

 Osiloskop

 1 adet 3.3K , 1 adet 68 , 1 adet 100 , 1 adet 100K ¼ Watt’lık dirençler  0.05 F 25V kondansatör

1. Şekilde gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

Şekil 3.5.

(37)

3. Tam bir sinüs dalgasının başlangıcından sonuna kadar bir periyotluk dalganın 360

derece olduğunu gözönünde bulundurarak her bir aralığın kaç derece olduğunu hesaplayınız ve Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo 3.1’e yazınız.

4. Kondansatörün girişindeki ve çıkışındaki dalgalar arasındaki kayma miktarını gözlemleyiniz ve kaç derece olduğunu hesaplayınız ve Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo 3.1’e yazınız.

5. Direncinizi 68K ile değiştirip voltaj düşmesi arasındaki faz farkını tekrar ölçünüz ve sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki aynı tabloya yazınız.

6. Direncinizi 100K ile değiştirip voltaj düşmesi arasındaki faz farkını tekrar ölçünüz ve sonucunuzu aynı tabloya yazınız.

7. Direncinizi 100 ile değiştirip voltaj düşmesi arasındaki faz farkını tekrar ölçünüz ve aynı tabloya yazınız.

Teorik olarak faz kaymasını aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayınız.

(3.7)

3.RL Devresinde Faz Kayması Amaç

RL devresindeki faz kaymasının hesabı ve deneysel olarak doğrulanması Deneyde Kullanılan Materyaller:

 Osiloskop

 1K ¼ Watt’lık direnç.  35mH Bobin

(38)

Şekil 3.6.

2. Çift girişli osiloskop kullanarak indüktansın giriş ve çıkışlarını osiloskopa bağlayınız. 3. RC’ de olduğu gibi faz kaymasını hesaplayınız ve sonuçlarınızı Sonuç-Rapor

sayfasındaki Tablo 3.2’ye yazınız.

4. Deneysel olarak faz kaymasını ölçünüz ve aynı tabloya yazınız.

5. Direnci 100 ile değiştirip faz kaymasını tekrar ölçünüz ve aynı tabloya yazınız. 6. Teorik olarak faz kaymasını hesaplayınız ve aynı tabloya yazınız.

Teorik olarak faz kaymasını aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayınız.

(3.8)

4.İmpedans

Amaç

Bir devredeki empedansın hesaplanması ve deneysel olarak doğrulanması. Deneyde Kullanılan Materyaller:

 Osiloskop  3.3K direnç  35mH bobin

(39)

1. Şekilde gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

Şekil 3.7.

2. Direnç üzerindeki voltaj düşmesini ölçüp ohm yasasını kullanarak devreden geçen akımı ölçünüz ve sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo 3.3’e yazınız. Devreden geçen akımı ohm yasasını kullanmadan AC ampermetre kullanarak devreden geçen akımı doğrudan ölçebilirsiniz.

3. Devrenin empedansının değerini hesaplayarak tabloya yazınız.( Z

=

)

4. Devrenin empedansını teorik olarak hesaplayınız. )

sonucunuzu tabloya yazınız.

5. Devreden geçen akımı hesaplayınız. (I=V/Z) sonucunuzu aynı tabloya yazınız.

6. Bulduğunuz teorik ve deneysel sonuçlarda fark var mı? Farklılık varsa % hata oranını hesaplayınız.

5.Transformatör

Amaç

Deneysel olarak transformatörün test edilmesi Deneyde Kullanılan Materyaller:

 Osiloskop

 600 10V RMS çıkış veren ses sinyal üreteci  Ses çıkış transformatörü

(40)

1. Transformatörün birincil sarımın direncini ölçünüz ve sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo 3.4’ e yazınız.

2. Transformatörün ikincil sarımın direncini ölçünüz ve sonucunuzu Sonuç-Rapor sayfasındaki Tablo 3.4’ e yazınız.

3. Giriş voltajını ölçünüz ve aynı tabloya yazınız. 4. Çıkış voltajını ölçünüz ve aynı tabloya yazınız.

5. Giriş ve Çıkış voltajlarını oranlayınız. (Vgir/Vçık) ve aynı tabloya yazınız.

6. Giriş ve çıkış voltajları kıyaslandığında transformatörler nasıl davranır? Alçaltıcı mı ya da yükseltici olarak mı davranırlar kısaca yorumlarınızı aynı tabloda yorum kısmına yazınız.

(41)

SORULAR:

1. 1.Soru: Eğer XC, R den 2 kat büyük olsaydı VC ile VR arasındaki faz değişimi ne kadar

olurdu?

Cevap:

2.Soru: Deneyde R ‘nin değişimi ne gibi bir etki yarattı? Cevap:

3.Soru: XC artırılırsa akım ve voltaj da ne gibi bir etki yaratır?

Cevap:

4.Soru: RL devresinde faz kaymasının nedenini açıklayınız.

Cevap:

5.Soru: RL devresindeki faz kaymasının teorik hesabını çıkartınız. Cevap:

6.Soru: Şekildeki grafikte dikey eksen volt ve her bir kare 10V olarak verilmiş. Yatay

çizgi ise zamanı gösterip her bir kare 1 ms yi ifade etmektedir. Buna göre faz kaymasını hesaplayınız.

(42)

(43)

6.Sonuç ve Rapor: ALTERNATİF DEVRELERİ: RC DEVRESİNDE FAZ KAYMASI, RL DEVRESİNDE FAZ KAYMASI, İMPEDANS VE TRANSFORMATÖR

Ad Soyad:……….. No:………..

Grup:………. Tarih:……….. 2.RC DEVRESİNDE FAZ KAYMASI

Her bir aralık kaç derecedir. ...…derece

Hesaplamalar:

Kondansatörün girişindeki ve çıkışındaki dalgalar arasındaki kayma miktarı kaç derecedir. ...…derece

Hesaplamalar:

Direnç 68K ile değiştirildiğinde voltaj düşmesi arasındaki faz farkı

………….……derece

Hesaplamalar:

Direnç 100K ile değiştirildiğinde voltaj düşmesi arasındaki faz farkı

………….……derece

Hesaplamalar:

Direnç 100 ile değiştirildiğinde voltaj düşmesi arasındaki faz farkı

………….……derece

Hesaplamalar:

Tablo 3.1

3.RL DEVRESİNDE FAZ KAYMASI Faz kayması

………….……derece

Hesaplamalar:

Deneysel olarak Faz kayması ………….……derece

Hesaplamalar:

Direnç 100 ile değiştirildiğinde Faz kayması

………….……derece

Hesaplamalar:

Teorik olarak faz kayması ………….……derece

Hesaplamalar:

(44)

4. İMPEDANS

Devreden geçen akım IT=……….mA

Devrenin empedansı Hesaplamalar:

Devrenin empedansını teorik olarak hesaplayın Hesaplamalar:

Devreden geçen akım Hesaplamalar:

% Hata hesabı: Tablo 3.3 5.TRANSFORMATÖR Birincil sarımın direnci(Ω) İkincil sarımın direnci(Ω) Vgir (V) (giriş voltajı) Vçık (V) ( çıkış voltajı) Vgir/Vçık Yorum: Tablo 3.4

(45)

DENEY 4

DĠYOT DOĞRULTUCULAR

Diyot Doğrultucu

(46)

1.1. GiriĢ

1.1.1. DĠYOTLU DOĞRULTMA

Yönü değiĢen (değiĢken iĢaret) gerilimleri, yönü değiĢmeyen gerilimlere dönüĢtürme iĢlemine “Doğrultma”, bu iĢlemi yapan devrelere ise “Doğrultucu Devre” adı verilmektedir. Günlük yaĢamda, küçük elektronik cihazların çalıĢması için kullanılan adaptörlerden, daha büyük cihazların (Bilgisayar, TV, Video gibi) çalıĢması için kullanılan doğrultucu devrelere kadar tüm DC gerilim üreten elektronik düzenekler doğrultucu adını almaktadır.

ġekil 4.1. Doğrultucu Devre

GiriĢleri doğrudan transformatör çıkıĢlarına bağlanan ve çıkıĢları darbeli (pulse) sinüzoidal gerilimlerden oluĢan devrelere, doğrultma (rectifiers) devreleri denir.

Diyodlar, akımı tek yönde geçirmeleri nedeniyle, elektronik devrelerde akımın geçmesi istenen kollarda düz besleme; akımın geçmesinin istenmediği kollarda ters besleme olacak Ģekilde bağlanır. Akımın tek yönde geçmesine izin vermeleri nedeniyle diyodlar elektronikte yarım dalga veya tam dalga doğrultucularının (rectifier) yapımında geniĢ biçimde kullanılırlar.

1.2.Yarım Dalga Doğrultucu (Half Wave Rectifier)

Bir yöndeki akıma çok küçük bir direnç, zıt yöndekine ise büyük bir direnç gösteren elektriksel düzenek doğrultucu olarak adlandırılabilir. Pratikte doğrultucu alternatif, yani Ģebeke geriliminden (AC) doğru gerilim (DC) elde edilmesi amacıyla kullanılır. Yarı iletken bir diyotla gerçekleĢtirilebilen ve yalnızca pozitif alternanslardaki gerilimleri geçirip

(47)

negatifleri kullanmadığından bunlara yarım dalga doğrultucuları (half wave rectifier) adı verilmiĢtir ve yarım dalga doğrultma devresi ġekil 4.2‟deki gibi gerçekleĢtirilebilir.

ġekil 4.2. Yarım dalga doğrultma devresi

Yukarıdaki Ģekilde görüldüğü gibi alternatif gerilimin bir periyodu boyunca diyot pozitif alternansta akım geçirir ve negatifte geçirmez. Uygulanan sinüsoidal gerilimin negatif bileĢenleri daima geçirilmeyecek ve yalnızca pozitif bileĢenleri geçirilecektir. Bu ise tek yönlü, sadece pozitif değerleri olan elektrik akımı demektir. ÇıkıĢ gerilimi (akımın) tek yönlü olmakla beraber değerinin sıfır-maksimum- sıfır arasında değiĢtiğine dikkat edilmelidir.

(48)

1.3. Tam Dalga Doğrultucu (Full Wave Rectifier)

Yarım dalga doğrultucuları önceki kısımda görüldüğü gibi alternatif gerilimin yalnızca bir alternansındaki gerilimi geçirmekte idi. Tam dalga doğrultucuları ise, her iki (pozitif ve negatif) alternansdaki gerilimin de tek yönlü olmasını sağlayan elektronik düzeneklerdir.

ġekil 4.3. Tam Dalga Doğrultucu

Tam dalga doğrultmayı ise iki yollu doğrultucu ve köprü tipi doğrultucu ile gerçeklemek mümkündür. Köprü tipi tam doğrultma devresi AC „yi en iyi Ģekilde DC‟ye dönüĢtüren devredir. Bu tür tam dalga doğrultucularda ġekil 4.4 „de gösterildiği gibi dört adet diyot bir alternatif gerilim kaynağı ve bir yük direncinin birbiri ile bağlanmasından meydana gelir. Bu devrenin çalıĢması giriĢ geriliminin değiĢen yarı devirlerinde akımın izlediği yol iki çeĢittir. (+) pozitif dönülerde D2 ve D3 diyotları çalıĢır ve yük direncinden

akım geçer.D ve ₂ D diyotları iletimde ise diğer ikisinin yalıtımda olduğunu söyleyebiliriz. 3

(-) negatif dönülerde D1 ve D4 diyotları çalıĢarak yük direncinden akımın geçmesini sağlar. 1

D ve D diyotları iletimde, diğerleri yalıtımdadır. Böylece giriĢe verilen sinüsel dalganın ₄ tamamı doğrultulmuĢ olur.

(49)

ġekil 4.5. Tam dalga köprü doğrultucusunun çalıĢma ilkesi.

ġekil 4.6.Tam Dalga doğrultma devresi(GiriĢinde transformatör kullanılan bir köprü doğrultucu devresi)

1.4.Kondansatörlerin Filtre Olarak Kullanılması

Güç kaynaklarında en önemli nokta, doğrultulmuĢ çıkıĢın gerilim dalgalanmasını minimuma indirmektir. Dalgalanmanın azalması amacıyla filtrelenme iĢlemi yapılır. Filtreler belirli frekanslardaki sinyalleri geçirip bunların dıĢındaki diğer tüm frekanslardaki sinyalleri bastıracak Ģekilde çalıĢırlar. Filtreler doğrudan dalgalanmayı azaltmazlar. Bunun yerine kondansatörün yük direnci üzerinden dolup-boĢalma sürecinden yararlanarak bunu azaltırlar. Kondansatör periyodun baĢlangıcında çabukça dolar ve pozitif alternans bitince (diyod ters besleme durumuna gelince) yavaĢça boĢalır. Bu dolma boĢalma esnasında çıkıĢ geriliminde

(50)

meydana gelen değiĢmelere ripple (dalgalanma)adı verilmiĢtir. Ripple'ın küçük olması daha

iyi filtre yapılmıĢ olması anlamına gelir.

Kondansatörlü filtrenin Ģu iki avantajı vardır.

1. Bir miktar ripl olsa da, düzgün bir DC gerilimin elde edilmesini sağlar. 2. Kondansatörsüz hale göre büyük DC gerilim elde edilmesini sağlar.

Belirli bir giriĢ frekansı için tam dalga doğrultucusunun frekansı yarım dalga doğrultucunun frekansının iki katıdır. Bu nedenle süzme iĢlemi daha kolay yapılır. Tam dalga doğrultucusu filtre edildiğinde elde edilen doğrultulmuĢ gerilim yarım dalga doğrultucusuna göre, aynı yük direnci ve kondansatör koĢullarında, daha küçük ripple'a sahiptir. Bunun nedeni tam dalga pulslarının arasındaki zaman aralığının daha kısa olması, dolayısıyla kondansatörün boĢalmasının daha az olmasıdır.

2. Diyot Doğrultucu Amaç

Diyotun, doğrultucu olarak kullanımının deneysel olarak ispatı ve frekans ölçümü Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler

 Osiloskop  4 adet diyot  1K direnç Deneyin YapılıĢı

1. ġekilde gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

(51)

2. Osiloskobu bağladıktan sonra, ekranda gözlemlediğiniz giriĢ sinyalini grafik kağıdına çiziniz ve frekansını hesaplayarak Sonuç ve Rapor kısmındaki Tablo 4.1‟e yazınız.

3. Diyotun düz bağlandığı (düz besleme durumu) durumdaki gözleminizi grafik kağıdına çiziniz ve frekansını hesaplayınız sonuçlarınızı Sonuç ve Rapor kısmındaki aynı tabloya yazınız.

Deneyin bu aşamasında Diyot’u ters çeviriniz ve aşağıdaki hesaplamaları yapınız.

4. Osiloskobu bağladıktan sonra, ekranda gözlemlediğiniz giriĢ sinyalini grafik kağıdına çiziniz. Frekans değerini hesaplayınız sonuçlarınızı Sonuç ve Rapor kısmındaki Tablo 4.2‟ye yazınız.

5. Diyotun ters bağlandığı durumdaki gözleminizi grafik kağıdına çiziniz ve frekansını hesaplayınız sonuçlarınızı Sonuç ve Rapor kısmındaki aynı tabloya yazınız.

6. ġekilde gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

ġekil 4.8.

7. Osiloskobu bağladıktan sonra, ekranda gözlemlediğiniz giriĢ sinyalini grafik kağıdına çiziniz ve frekansı hesaplayarak Sonuç ve Rapor kısmındaki Tablo 4.3‟e yazınız.

8. Köprü doğrultucular kullanıldığı durumdaki gözleminizi grafik kağıdına çiziniz ve frekansını hesaplayarak Sonuç ve Rapor kısmındaki aynı tabloya yazınız.

3. Yarım ve Tam Dalga Doğrultucularda Filtre Olarak Kondansatör Amaç

Kapasitörlerin doğrultucularda filtre olarak iĢlevlerinin deneysel olarak gözlemlenmesi.

(52)

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler  Osiloskop

 4 silikon diyot

 3 adet 1 K ‟luk 2 adet 100 ‟luk ve 1 adet 1 K ‟luk ¼ watt‟lım dirençler.  2 adet 2 F‟lık 1 adet 1 F‟lık ve 1 adet 10 F‟lık 25watt‟ıl kondansatörler.  1 adet indüktör birincil sarımı 600 ikincil sarımı 8 ses çıkıĢ transformatörü.

Deneyin YapılıĢı:

1. Board üzerindeki Yarım Dalga Doğrultucu devreyi bularak inceleyiniz.

2. AC ripple‟ları yük boyunca ölçünüz ve sonuçlarınızı Sonuç ve Rapor kısmındaki Tablo 4.4‟e yazınız.

3. Devredeki kondansatörleri 0.1 F olarak değiĢtiriniz ve ripple‟ları ölçünüz. Kondansatörlerin Ripple‟lar üzerinde nasıl bir etkisi olur? Sonuçlarınızı Sonuç ve Rapor kısmındaki aynı tabloya yazınız.

4. Yük direnci 100 durumunda olduğunda VR deki değiĢim nasıl olacaktır hesaplayınız?

Yük direnci çıkıĢı nasıl etkiler? Sonuç ne olacaktır? Sonuçlarınızı aynı tabloya yazınız 5. Board üzerindeki Tam Dalga Doğrultucu devreyi bularak inceleyiniz.

ġekil 4.9. Tam dalga köprü doğrultucu

6. VR ripple değerini ölçünüz, sonuçlarınızı Sonuç ve Rapor kısmındaki Tablo 4.5‟e

yazınız

7. Kondansatörü 0.1 F olarak değiĢtiriniz ve VR ripple değerini ölçünüz ve sonuçlarınızı

(53)

SORULAR

1.Soru: Yarım dalga doğrultucu için kaç adet diyot gerekir? Cevap:

2.Soru: Diyotu ters çevirmenin devreye ne gibi etkisi oldu açıklayınız? Cevap:

3.Soru: Neden tam dalga çıkıĢından DC elde etmek yarım dalga çıkıĢından daha

kolaydır?

Cevap:

4.Soru: Hangi yük direnci daha çok ripple neden olur? RL yük direnci için Ripple çıkıĢına karĢılık gelen bir kural yazınız.

Cevap:

5. Soru: Hangi kondansatör daha az ripple nedene oluyor? Kondansatörlerin boyutlarıyla

ilgili genel bir denklem yaz.

Cevap:

6. Soru: Hangi güç kaynağını „yarım doğrultucu, tam doğrultucu‟ filtre etmek daha

kolay?

Cevap:

7. Soru: Güç kaynağında filtre olarak kondansatör seçerken nelere dikkat etmeliyiz? Cevap:

(54)

(55)

4.Sonuç ve Rapor: DĠYOT DOĞRULTUCULAR; DĠYOT DOĞRULTUCU , YARIM VE TAM DALGA DOĞRULTUCULARDA FĠLTRE OLARAK KONDANSATÖR

2.Diyot doğrultucu GiriĢ sinyali Hesaplamalar: Tablo 4.1. Ad Soyad: ... No: ... Grup: ... Tarih: ...

(56)

2.Diyotun düz ve ters bağlandığı durumlar

Diyot düz besleme durumunda Diyot ters çevrildiğinde

Hesaplamalar: Hesaplamalar:

Tablo 4.2. 2.Tam dalga doğrultucu

GiriĢ Sinyali Köprü doğrultucular kullanıldığı durum

Hesaplamalar: Hesaplamalar:

(57)

3.Yarım Dalga Doğrultucularda Filtre Olarak Kondansatör

Yük boyunca AC ripple’lar Ölçüm:

Devredeki kondansatörleri 0.1 F olarak değiĢtirildiğinde ripple

Ölçüm ve Sonuç:

Yük direnci 100 olduğunda VR deki değiĢim Ölçüm ve Sonuç:

Tablo 4.4. 3.Tam Dalga Doğrultucularda Filtre Olarak Kondansatör

VR ripple Ölçüm ve Sonuç:

Kondansatörü 0.1 F olarak değiĢtirildiğinde VR

ripple

Ölçüm ve Sonuç:

(58)

DENEY 5

ANALOG VE DĠJĠTAL

GEÇĠT UYGULAMALARI

D3000- 4.1

(59)

1.1. Sayı Sistemleri a. Onluk Sayı Sistemi

Onluk sayı sisteminde kullanılan her rakam (0-9) belli bir çokluğu gösterir. Buna karĢın basamak değerleri değiĢik olduğundan gerekli basamaklara gerekli rakamları koyarak istediğimiz her çokluğu ifade edebiliriz. Kullanılan 10 değiĢik rakam olduğundan on-tabanlı sistem de denilir. Onluk sistemde basamakların ağırlığı en sağ basamakta 100_{=1’den baĢlar ve}

sola doğru 10’un pozitif kuvvetlerini alarak artar (…105

104 103 102 101 100 ). Kesirli sayılarda da basamakların ağırlığı sağa doğru 10’ un negatif kuvvetleri ile azalır (…101

100. 10-1 10-2 10-3…).

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

10 tane

b. Ġkilik Sayı Sistemi

Bu sistem iki tabanını kullanır ve her hane için sadece 0 ve 1 gibi iki değere sahiptir. Yalnızca iki rakam içerdiği için onluk sistemden daha basittir. Ġkilik sistemde yalnızca iki rakam bulunduğu için iki-tabanlı sayı sistemi olarak adlandırılır.

c. Onaltılık Sayı Sistemi

Bu sistemin tabanı onaltıdır, yani onaltı farklı karaktere içerir. Bu sistemde kullanılan karakterlerin on tanesi nümerik altı tanesi ise alfabetiktir. A, B, C, D, E ve F harfleri kullanılarak yazılan sayılar baĢlangıçta garip gelebilir ama aslında bütün sayı sistemleri bir dizi simgeden baĢka bir Ģey değildir.

F’ye kadar saydıktan sonra saymaya devam etmek için ikilik ve onluk sistemlerde olduğu gibi bir basamak eklenir ve bütün simgeler sırayla yeniden sayılır.

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 , 8, 9, A, B, C, D, E, F, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F,...

(60)

Tablo 5.1 Sayı Sistemleri.

1.2 Sayı Sistemleri Arasındaki DönüĢümler

 Onaltılık sistemden ikilik sisteme dönüĢüm (2D) sayısının ikilik sisteme dönüĢümü; Onaltılık : 2 D

Ġkili KarĢılığı :0010 1101 (2d)16= (00101101)2

 Ġkilik sistemden onaltılık sisteme dönüĢüm

( 1011 0001 1101 1111) sayısının onaltılık sisteme dönüĢümü için sayı sağdan sola doğru dörderli gruplara ayrılır ve bu dörderli grupların onaltılık sistemdeki karĢılıkları yazılarak iĢlem tamamlanır.

Ġkilik sistem : 1011 0001 1101 1111 Onaltılık : B 1 D F (1011 0001 1101 1111)2= (B1DF)16

Not: Dörderli gruplandırmayı sağlamak için en sola gerektiği kadar “0” eklenir. Onluk Sistem Ġkilik Sistem Onaltılık Sistem

0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E 15 1111 F

(61)

54

 Onaltılık sistemden onluk sisteme dönüĢüm (A3C) sayısının onluk sisteme dönüĢümü

(A3C)16 = 10x162+3x161+12x160= 2560+48+12= 2620

(A3C)16 = (2620)10

 Onluk sistemden onaltılık sisteme dönüĢüm (326) sayısının onaltılık sisteme dönüĢümü

(326)10= (146)16

Soru: Aşağıdaki dönüşüm işlemlerini yapınız.

 (11001)2 = (?)10  (111,101)2 = (?)10  (172)10 = (?)2  (1A3)16 = (?)10  (1357)10 = (?)16  (100111000011)2 = (?)16 Cevap:

(62)

1.3 Mantık Geçitleri

Mantıkta sadece iki durum vardır. Bunlar “doğru” (True) ve “yanlıĢ” (False) ’tır. Bu aynen bir soruya evet veya hayır yanıtı vermek gibidir. Mantıkta anahtar kapalı ise bu durum “doğru”, açık ise “yanlıĢ” olarak değerlendirilir. Boolen mantığında “doğru”, “yüksek” (High) veya “1” olarak, “yanlıĢ”, “düĢük” (Low) veya “0” , “+Vs” veya “0V” ya da “On” veya “Off” olarak adlandırılır.

Tablo 5.2 Mantık Durumlarının Gösterimi.

Mantık Durumları True False 1 0 High Low +Vs 0V On Off

Sayısal devrelerin tasarımında kullanılan temel devre elemanlarıdır. Geçitler, bir çıkıĢ, bir veya birden fazla giriĢ hattına sahiptir. GiriĢlerine uygulanan sinyale bağlı olarak çıkıĢının ne olacağını gösteren tabloya doğruluk tablosu adı verilir. Belli baĢlı mantık geçitleri Ģunlardır:  VE (AND)  VEYA (OR)  DEĞĠL (NOT)  VEDEĞĠL (NAND)  VEYADEĞĠL (NOR)

 DIġARLAYAN VEYA (EXOR)

 DIġARLAYAN VEYADEĞĠL (EXNOR)

1.3.1 VE Geçidi

AĢağıda VE geçidinin geleneksel ve International Electrotechnical Commission (IEC) sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

(63)

a)

b) c)

ġekil 5.1 VE geçidinin a) i) Geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu, c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.3.2 VEYA Geçidi

AĢağıda VEYA geçidinin geleneksel ve IEC sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

i)

ii)

a) b) c)

ġekil 5.2 VEYA geçidinin a) i) Geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu, c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.3.3 DEĞĠL Geçidi

AĢağıda DEĞĠL geçidinin geleneksel ve IEC sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

i) ii) a) Q

A

B

≥1

Q

A

B

=1

(64)

b) c)

ġekil 5.3 DEĞĠL geçidinin a) i) Geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu, c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.3.4 VEDEĞĠL Geçidi

AĢağıda VEDEĞĠL geçidinin geleneksel ve IEC sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

i)

ii)

ġekil 5.4 VEDEĞĠL geçidinin a) i) Geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu,

c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.3.5 VEYADEĞĠL Geçidi

AĢağıda VEYADEĞĠL geçidinin geleneksel ve IEC sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

a) b) c) Q

A

B

&

Q

A

B

≥1

ii)

(65)

ġekil 5.5 VEYADEĞĠL geçidinin a) i) geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu, c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.3.6 DIġARLAYAN VEYA Geçidi

AĢağıda DIġARLAYAN VEYA geçidinin geleneksel ve IEC sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

a) b) c)

ġekil 5.6 DIġARLAYAN VEYA geçidinin a) i) Geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu, c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.3.7 DIġARLAYAN VEYADEĞĠL Geçidi

AĢağıda DIġARLAYAN VEYADEĞĠL geçidinin geleneksel ve IEC sembolü, doğruluk tablosu ve elektrik eĢdeğer devresi verilmiĢtir.

a) b) c)

ġekil 5.7 DIġARLAYAN VEYADEĞĠL geçidinin a) i) Geleneksel ii) IEC Sembolü, b) Doğruluk tablosu, c) EĢdeğer anahtar devresi.

1.4 Boolen Cebri Q

A

B

=1

ii) Q

A

B

=1

ii)

(66)

Boolen matematiği sayısal sistemlerin analizinde ve anlaĢılmasında kullanılan temel sistemdir. Boolen matematiğinde kullanılan değiĢkenler veya fonksiyonlar büyük harfler kullanılarak gösterilmektedir.

A ve B giriĢlere uygulanan iki değiĢkeni gösterirse VE fonksiyonu Boolen ifadesi olarak “A.B” Ģeklinde yazılırken VEYA fonksiyonu için “A+B” Ģeklinde yazılacaktır.

1.4.1 Boolen Kanunları

Boolen matematiğinin üç temel kanunu Ģöyledir:

Yer değiĢtirme kanunu : A+B = B+A , A.B = B.A

ġekil 5.8 Yer değiĢtirme kanununun mantık kapılarıyla uygulanması.

BirleĢme kanunu : A+(B+C) = (A+B)+C , A.(B.C) = (A.B).C

ġekil 5.9 BirleĢme kanununun mantık kapılarıyla uygulanması.

Dağılma kanunu : A.(B+C) = A.B+A.C

(67)

60

ġekil 5.10 Dağılma kanununun mantık kapılarıyla uygulanması.

AĢağıda mantık ifadelerinin indirgenmesinde kullanılan temel Boolen kuralları tablo olarak verilmiĢtir.

Tablo 5.1 Sayı Sistemleri.

Soru: Q = Ā.B+A.B.C ifadesini gerçekleştirecek sayısal devreyi çiziniz. Cevap:

Soru: Aşağıda verilen sayısal devrenin çıkışına ait Boolen ifadesini bulunuz.

(68)

2. Analog Geçitlerin Uygulanması Amaç

VE ve VEYA geçitlerinin seri ve paralel bağlı anahtar devreleri kullanılarak uygulanması ve doğruluk tablolarının oluĢturulması.

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler  DIGIAC 3000-4.1 CIRCUIT #2  +5V DC güç kaynağı

 Bağlantı kabloları Deneyin YapılıĢı

 Seri Bağlı Anahtar Devresi

1. ġekil 5.11’de gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

ġekil 5.11. Seri bağlı anahtar devresi.

2. Anahtarın açık olduğu durumun “0” ve anahtarın kapalı olduğu durumun “1” durumu olduğunu göz önünde bulundurunuz.

3. Bağlantı kablolarını kullanarak hangi durumlarda lambanın yanıp hangi durumlarda yanmadığını gözlemleyip Sonuç-Rapor sayfasındaki doğruluk tablosunu doldurunuz.  Paralel Bağlı Anahtar Devresi

1. ġekil 5.12’de gösterilen devreyi board üzerinde bularak inceleyiniz.

ġekil 5.12. Paralel bağlı anahtar devresi.

S1 S2

kaynak lamba

S1

S2

(69)

2. Anahtarın açık olduğu durumun “0” ve anahtarın kapalı olduğu durumun “1” durumu olduğunu göz önünde bulundurunuz.

3. Bağlantı kablolarını kullanarak hangi durumlarda lambanın yanıp, hangi durumlarda yanmadığını gözlemleyip Sonuç-Rapor sayfasındaki doğruluk tablosunu doldurunuz.

3. Dijital Geçitlerin Uygulanması Amaç

VE, VEYA, DEĞĠL, VEDEĞĠL ve VEYADEĞĠL geçitlerinin uygulanması ve doğruluk tablolarının oluĢturulması.

Deneyde Kullanılacak Araç ve Gereçler

 DIGIAC 3000-4.1 CIRCUIT #1 ve CIRCUIT #5  Logic monitor

 +5V DC güç kaynağı  Bağlantı kabloları Deneyin YapılıĢı:

1. ġekil 5.13’de gösterilen devreyi inceleyiniz.